【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于流體發電，具體涉及一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機及其制備方法。
技術介紹
1、隨著工業化發展和能源消費的持續增長，能源的合理開發與供需平衡問題亟待解決，而“開源節流”策略被認為是應對這一挑戰的有效策略之一。其中，“開源”是指積極開發和高效利用多樣化的能源資源，“節流”則強調節約能源，提升能源利用效率。在全球電力供應普遍緊張的背景下，如何更加高效地利用各類能源，特別是將尚未得到充分利用的低品位能源轉化為電能，被視為優化能源結構、緩解電力供需矛盾的關鍵技術之一。這對于推動全球能源轉型和可持續發展具有重要意義。
2、自然界中的水滲透現象無處不在，如谷種吸水膨脹、動物體內養分透過薄膜進入血液等。利用自驅動的水滲透作用進行發電，已成為當前研究的熱點，而開發功能材料至關重要。通常，液體滲透產電裝置需要采用具有高比表面積和豐富活性位點的微納材料，主要包括納米碳、層狀雙金屬氫氧化物和導電聚合物等材料。然而，碳材料表面電荷無法精確調控，導致產生的電信號難以大幅提升。層狀雙金屬氫氧化物具有一定的水溶性，因此無法在液體環境中長時間工作。導電聚合物的化學性質和穩定性較差，在長時間使用后容易發生分解。
3、因此，有必要尋找新型的功能材料，并通過調控材料微觀形貌和優化裝置結構構建高性能水滲透產電器件，來滿足實際應用需求。
技術實現思路
1、為解決現有技術中存在的上述問題，本專利技術提供了一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機及其制備方法。本專利技術首先通過
2、本專利技術通過如下技術方案實現：
3、一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，具體步驟如下：將合成的銅納米線分散于乙醇溶液中，加入氧化劑，輕度氧化一定時間后得到cu/cuxo納米線；將泡棉置于銅鹽溶液中浸泡一定時間，使其具備親銅能力；干燥后，將泡棉(6cm×1cm×2mm)等分為兩個區域，采用抽濾法，將不同輕度氧化的cu/cuxo納米線按形貌不對稱原則分別負載于泡棉左右兩端的微骨架上；充分干燥后，將其置于空氣氛圍中高溫煅燒；冷卻至室溫后，將其豎直置于真空罐中，利用甘油蒸汽濃度差異進行梯度還原，獲得基于銅氧化物的非對稱水滲透納米發電機。
4、進一步地，所述銅納米線的制備步驟如下：將銅鹽作為前驅體，溶于多元醇溶劑中，持續攪拌并升溫至t1，加入導向劑后，緩慢升溫至t2，反應一定時間后獲得磚紅色溶液，利用正己烷離心洗滌三次，收集銅納米線。
5、進一步地，所述銅鹽是堿式碳酸銅、硫酸銅、氯化銅、硝酸銅、醋酸銅、檸檬酸銅、氯化亞銅中的至少一種；所述多元醇是乙二醇、丙三醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、聚乙二醇中的至少一種；所述導向劑是油胺、油酸、溴化鉀、溴化銨、氯化銨中的至少一種。
6、進一步地，所述銅鹽的物質的量為1-15mmol；多元醇的體積為30-100ml；所述銅鹽與導向劑的物質的量之比是1:1-10:1；所述t1范圍是30-70℃，所述t2范圍是160-220℃，升溫速率是5-10℃/min，反應時間是40-100min。
7、進一步地，所述氧化劑是過硫酸銨、高錳酸鉀、過氧化氫、稀鹽酸、稀硫酸、檸檬酸和草酸中的至少一種；所述氧化劑濃度是1-20wt％，體積為5-30ml；氧化時間是1-8h。
8、進一步地，所述泡棉是聚氨酯泡棉、聚乙烯發泡棉、三聚氰胺泡棉、乙烯-醋酸乙烯共聚物泡棉中的一種。
9、進一步地，所述浸泡泡棉的銅鹽溶液是硫酸銅、氯化銅、氯化亞銅、醋酸銅中的一種，濃度是0.1-0.5mol/l，浸泡時間是1-6h。
10、進一步地，所述空氣氛圍中高溫煅燒的溫度是250-450℃，時間是2-5h。
11、進一步地，所述梯度還原甘油的體積為0.5-4ml，還原溫度是180-240℃，還原時間是30-100min。
12、另一方面，本專利技術還提供了一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機，由上述方法制備得到。
13、與現有技術相比，本專利技術的優點如下：
14、本專利技術的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機及其制備方法，制備的水滲透納米發電機基于離子伏效應，通過干濕區域載流子濃度差異產生電信號，無需外部能量輸入，通過自驅動就能將低品位能源轉化為電能。本專利技術選擇納米半導體作為功能材料，通過輕度氧化-高溫氧化-梯度還原的方法調控納米線的微觀組成，同時利用泡棉基體的原始結構，構建了具有三維非對稱結構的納米發電機，銅氧化物微觀結構的調控和不對稱一體化的設計有效提高了產電性能，可廣泛應用于自供電傳感領域。
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1.一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：將合成的銅納米線分散于乙醇溶液中，加入氧化劑，輕度氧化一定時間后得到Cu/CuxO納米線；將泡棉置于銅鹽溶液中浸泡一定時間，使其具備親銅能力；干燥后，將泡棉等分為兩個區域，采用抽濾法，將不同輕度氧化的Cu/CuxO納米線按形貌不對稱原則分別負載于泡棉左右兩端的微骨架上；充分干燥后，將其置于空氣氛圍中高溫煅燒；冷卻至室溫后，將其豎直置于真空罐中，利用甘油蒸汽濃度差異進行梯度還原，獲得基于銅氧化物的非對稱水滲透納米發電機。
2.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述銅納米線的制備步驟如下：將銅鹽作為前驅體，溶于多元醇溶劑中，持續攪拌并升溫至T1，加入導向劑后，緩慢升溫至T2，反應一定時間后獲得磚紅色溶液，利用正己烷離心洗滌三次，收集銅納米線。
3.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述銅鹽是堿式碳酸銅、硫酸銅、氯化銅、硝酸銅、醋酸銅、檸檬酸銅、氯化亞銅中的至少一種；所述多元醇是乙
4.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述銅鹽的物質的量為1-15mmol；多元醇的體積為30-100ml；所述銅鹽與導向劑的物質的量之比是1:1-10:1；所述T1范圍是30-70℃，所述T2范圍是160-220℃，升溫速率是5-10℃/min，反應時間是40-100min。
5.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述氧化劑是過硫酸銨、高錳酸鉀、過氧化氫、稀鹽酸、稀硫酸、檸檬酸和草酸中的至少一種；所述氧化劑濃度是1-20wt％，體積為5-30ml；氧化時間是1-8h。
6.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述泡棉是聚氨酯泡棉、聚乙烯發泡棉、三聚氰胺泡棉、乙烯-醋酸乙烯共聚物泡棉中的一種。
7.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述浸泡泡棉的銅鹽溶液是硫酸銅、氯化銅、氯化亞銅、醋酸銅中的一種，濃度是0.1-0.5mol/l，浸泡時間是1-6h。
8.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述空氣氛圍中高溫煅燒的溫度是250-450℃，時間是2-5h。
9.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述梯度還原甘油的體積為0.5-4ml，還原溫度是180-240℃，還原時間是30-100min。
10.一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機，其特征在于，由權利要求1-9任一項所述的方法制備得到。
...【技術特征摘要】
1.一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：將合成的銅納米線分散于乙醇溶液中，加入氧化劑，輕度氧化一定時間后得到cu/cuxo納米線；將泡棉置于銅鹽溶液中浸泡一定時間，使其具備親銅能力；干燥后，將泡棉等分為兩個區域，采用抽濾法，將不同輕度氧化的cu/cuxo納米線按形貌不對稱原則分別負載于泡棉左右兩端的微骨架上；充分干燥后，將其置于空氣氛圍中高溫煅燒；冷卻至室溫后，將其豎直置于真空罐中，利用甘油蒸汽濃度差異進行梯度還原，獲得基于銅氧化物的非對稱水滲透納米發電機。
2.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述銅納米線的制備步驟如下：將銅鹽作為前驅體，溶于多元醇溶劑中，持續攪拌并升溫至t1，加入導向劑后，緩慢升溫至t2，反應一定時間后獲得磚紅色溶液，利用正己烷離心洗滌三次，收集銅納米線。
3.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述銅鹽是堿式碳酸銅、硫酸銅、氯化銅、硝酸銅、醋酸銅、檸檬酸銅、氯化亞銅中的至少一種；所述多元醇是乙二醇、丙三醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、聚乙二醇中的至少一種；所述導向劑是油胺、油酸、溴化鉀、溴化銨、氯化銨中的至少一種。
4.如權利要求1所述的一種基于銅氧化物的非對稱式水滲透納米發電機的制備方法，其特征在于，所述銅鹽的物質的量為1-15mmol；多元醇的體積為30-100ml；所述銅鹽與導...
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